本發(fā)明屬于顯微光譜成像技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種透射式差動共焦cars顯微光譜探測方法及裝置，可用于精確檢測透明樣品的微區(qū)拉曼光譜和幾何形貌，并獲得高空間分辨的層析圖譜圖像。

技術(shù)背景

1990年，共焦拉曼光譜顯微技術(shù)的成功應(yīng)用，極大的提高了探索微小物體具體組織成分及形貌的可能。它將共焦顯微技術(shù)和拉曼光譜技術(shù)相結(jié)合，具備共焦顯微術(shù)的高分辨層析成像特征，又兼有無傷檢測和光譜分析能力，已成為一種重要的材料結(jié)構(gòu)測量與分析的技術(shù)手段，廣泛應(yīng)用于物理、化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)、石油化工、食品、藥物、刑偵等領(lǐng)域。

傳統(tǒng)的自發(fā)拉曼散射成像技術(shù)由于拉曼散射本身特性導(dǎo)致其發(fā)射信號極弱，即便用高強度的激光激發(fā)，要得到一副對比度好的光譜圖像，依然需要很長的作用時間。這種長時間作用限制了拉曼顯微技術(shù)在生物領(lǐng)域的應(yīng)用?；谙喔衫?yīng)的相干反斯托克斯拉曼散射(cars)過程能夠很大程度上增強拉曼信號，從而實現(xiàn)快速檢測。相干拉曼效應(yīng)是通過受激激發(fā)的光將分子鎖定在振動能級上，這種方法產(chǎn)生的振動信號的強度與激發(fā)光的強度成非線性關(guān)系，可以產(chǎn)生很強的信號，也稱為相干非線性拉曼光譜。它具有很強的能量轉(zhuǎn)換效率，曝光時間短，對樣品的損害也比較小，同時它的散射具有一定的方向性，容易與雜散光分離。

相干反斯托克斯拉曼散射(cars)的產(chǎn)生是一個三階非線性光學(xué)過程，它需要泵浦光、斯托克斯光和探測光。一般而言，為了減少光源的數(shù)量，簡化過程，常用泵浦光代替探測光，它們之間的關(guān)系如圖2所示，當(dāng)泵浦光(wp)和斯托克斯光(ws)的頻率之差與拉曼活性分子的振動頻率相匹配時，將激發(fā)出cars光was，其中was＝2wp-ws。cars光的產(chǎn)生過程包含特定的拉曼活性分子的振動模式和導(dǎo)致分子從基態(tài)至激發(fā)態(tài)振動躍遷的入射光場的相互作用過程，它的能級示意圖如圖3所示。圖3(a)表示拉曼共振和非共振單光子增強對cars過程的貢獻，圖3(b)表示拉曼共振和非共振雙光子增強對cars過程的貢獻；當(dāng)wp和ws之間的頻差與拉曼活性分子的振動頻率相匹配時，激發(fā)出的信號得到共振增強，同時非共振部分也會由于電子躍遷響應(yīng)得到增強，因此要得到較好的cars信號，需要盡可能的抑制非共振背景信號，常見的方法是偏振cars(p-cars)方法。

p-cars的原理如圖4所示，光源1發(fā)出的頻率為ws的斯托克斯光，起偏后經(jīng)過四分之一波片和半波片后與光源2發(fā)出的頻率為wp的泵浦光(探針光)匯合，經(jīng)二向分光鏡后由反射鏡發(fā)射至水浸顯微物鏡，聚焦在樣品上，激發(fā)出載有光譜特性的cars光后，透射進入信號采集系統(tǒng)；信號由一個油浸的顯微物鏡采集，經(jīng)過一個偏振片過濾非共振背景，然后通過一個濾光片濾除其他譜段的干擾后，被一個雪崩光電二極管所采集，即獲得特定頻譜的光譜信號。

p-cars能夠很大程度的抑制非共振信號和激發(fā)光的干擾，但是由于其采用的是兩個單波長激光器，只能獲得特定頻譜的光譜信息，因此它的廣泛使用受到了極大的限制。

傳統(tǒng)cars顯微術(shù)沒有強調(diào)系統(tǒng)的定焦能力，導(dǎo)致實際光譜探測位置往往處于離焦位置。即便離焦位置也能激發(fā)出樣品的拉曼光譜并被針孔后的光譜儀探測，但是強度并不能合理表征該點正確的光譜信號強度。在cars顯微系統(tǒng)中，只有當(dāng)系統(tǒng)精確定焦，才能獲得最佳空間分辨力和最好的光譜探測能力。

此外，大多數(shù)光譜檢測技術(shù)及裝置是基于反射式結(jié)構(gòu)，在檢測透明材料時效果不佳。上述原因限制了cars顯微系統(tǒng)探測微區(qū)光譜的能力，制約了其在透明樣品微區(qū)光譜測試與分析中的應(yīng)用?；谏鲜銮闆r，本發(fā)明提出將系統(tǒng)收集到的樣品中散射的強于樣品拉曼散射光10³～10⁶倍的瑞利光進行高精度探測，使其與光譜探測單元有機融合，進行空間位置信息和光譜信息的同步探測，以實現(xiàn)高空間分辨的、高光譜分辨的差動共焦cars圖譜成像和探測。

本發(fā)明專利的核心思想是選用超連續(xù)譜脈沖激光器和單波長脈沖激光器作為激發(fā)光源，擴大激發(fā)光譜范圍，提高光譜激發(fā)強度；將共焦探測光路分成兩個部分，兩個探測光路的光電探測器分別置于焦前焦后等距位置來實現(xiàn)差動探測，根據(jù)差動的原理，實現(xiàn)雙極性絕對零點跟蹤測量，精確定焦，實現(xiàn)高空間分辨；精確定焦后，進行光譜探測，獲得最佳光譜分辨能力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種可檢測透明微小樣品幾何形貌和光譜信息的透射式差動共焦cars顯微光譜測試方法及裝置。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，一種透射式差動共焦cars顯微光譜測試方法：

a)在光譜激發(fā)單元(1)中，單波長脈沖激光器(2)產(chǎn)生單波長脈沖激光作為泵浦光和探測光，超連續(xù)譜激光器(3)超連續(xù)譜激光通過帶通濾光片(4)選擇特定波長范圍的激光作為斯托克斯光；兩束激光通過二向色鏡(5)混合在一起，通過調(diào)整光路，使兩束激光空間重合(泵浦光包絡(luò)于斯托克斯光)、時間一致(兩束激光到達二向色鏡的光程一致)；在光譜激發(fā)單元(6)中，混合光束經(jīng)第一反射鏡(7)反射后經(jīng)由固定在z向平移臺(8)上的顯微物鏡(9)會聚在被測樣品(11)上，激發(fā)出瑞利光和載有被測樣品(11)光譜特性的cars光后被顯微物鏡(12)收集，光束中的cars光透過二向色鏡(13)進入光譜探測單元(14)進行光譜探測，瑞利光反射進入差動共焦探測單元(20)進行幾何測量；

b)在光譜探測單元(14)中，包含cars光的光束先經(jīng)過帶通濾光片(15)，濾除光束中的非cars干擾光，然后通過第一會聚鏡(16)會聚進入光譜儀(19)，獲得cars光譜信息；在差動共焦探測單元(20)中，另一束載有瑞利光的光束通過半反半透棱鏡(21)分成兩束，分別進行焦前、焦后探測，其中一束光通過第三會聚鏡(22)后通過位于焦前的第二針孔(23)濾除雜散光后被第一光電探測器(24)探測，獲得前焦信號(28)，另一束光通過第四會聚鏡(25)后通過位于焦后的第三針孔(26)濾除雜散光后被第二光電探測器(27)探測，獲得后焦信號(29)，由于第二針孔與第三針孔離焦量相同，因此對前焦信號和后焦信號做差，得到的差動共焦信號(30)中過零點位置與焦點位置精確對應(yīng)，結(jié)合z向平移臺(8)和x-y平移臺(10)的位置，獲得的被測樣品的幾何位置信息i(x,y,z)。

c)通過計算機(40)控制z向平移臺(8)帶動顯微物鏡(9)移動，使顯微物鏡(9)聚焦在被測樣品(11)頂點處，重新獲取cars光譜信號i(λ)，利用計算機將獲得的幾何位置信息i(x,y,z)和光譜信號i(λ)融合處理，獲得被測樣品的四維測量信息i(x,y,z,λ)，即實現(xiàn)高空間分辨的微區(qū)圖譜層析成像。

特別的，在本發(fā)明方法中，通過匹配不同譜帶的濾光片，選擇不同譜段的斯托克斯光，以實現(xiàn)不同譜段的光譜探測，其中濾光片(4)與濾光片(15)的濾光譜帶關(guān)于泵浦光中心波長對稱。

特別的，在激光發(fā)射單元(1)和光譜激發(fā)單元(6)之間添加偏振片，可獲得偏振光，進而改善激發(fā)的cars光譜的信噪比。

特別的，在本發(fā)明方法中，在激光發(fā)射單元(1)和光譜激發(fā)單元(6)之間添加光瞳濾波器(31)，可獲得結(jié)構(gòu)光束，壓縮聚焦光斑尺寸，提高系統(tǒng)橫向分辨率。

特別的，在本發(fā)明方法中，激發(fā)光產(chǎn)生的途徑還包括單波長激光器(2)加光子晶體光纖(33)產(chǎn)生超連續(xù)譜激光后與單波長激光耦合的方式；

特別的，在本發(fā)明方法中，本發(fā)明方法探測cars光譜的方法還可以是將光譜探測單元(14)中的光譜儀(19)替換成光電點探測器(38)，采用偏振片(37)旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)光譜掃描探測的方式獲得cars光譜。

特別的，本發(fā)明方法還包括反向激發(fā)、反向探測的光譜激發(fā)探測模式。

一種透射式差動共焦cars顯微光譜測試裝置，包括以下五個單元：激光發(fā)射單元(1)、光譜激發(fā)單元(6)、光譜探測單元(14)、差動共焦探測單元(20)、計算機(40)。激光發(fā)射單元(1)位于光譜激發(fā)單元(6)中第一反射鏡(7)的入射方向，光譜探測單元(14)位于光譜激發(fā)單元(6)中二向色鏡(13)的透射方向，差動共焦探測單元(20)位于二向色鏡(13)的反射方向。計算機(40)用于控制光譜激發(fā)單元(6)中z向平移臺(8)和x-y平移臺(10)的移動、顯微物鏡(9)的切換、光譜儀采集的光譜數(shù)據(jù)和差動共焦探測數(shù)據(jù)的融合處理；

在本發(fā)明裝置中，激光發(fā)射單元(1)包括單波長脈沖激光器(2)、超連續(xù)譜激光器(3)、帶通濾光片(4)、二向色鏡(5)；光譜激發(fā)單元(6)包括第一反射鏡(7)、z向平移臺(8)、顯微物鏡(9)、x-y平移臺(10)、被測樣品(11)、顯微物鏡(12)、二向色鏡(13)；光譜探測單元(14)包括帶通濾光片(15)、第一聚光鏡(16)、第一針孔(17)、第二聚光鏡(18)、光譜儀(19)；差動共焦探測單元(20)包括分光棱鏡(21)、第三聚光鏡(22)、第二針孔(23)、第一光電探測器(24)、第四聚光鏡(25)、第三針孔(26)、第二光電探測器(27)；

在本發(fā)明裝置中，cars光譜激發(fā)的光源選擇模式包括單波長激光器(2)發(fā)出的光作為泵浦光和探測光時，連續(xù)譜激光器(3)發(fā)出的連續(xù)譜激光作為斯托克斯光；單波長激光器(2)發(fā)出的光作為斯托克斯光和探測光時，連續(xù)譜激光器(3)發(fā)出的連續(xù)譜激光作為泵浦光；

有益效果

本發(fā)明方法，對比已有技術(shù)具有以下顯著優(yōu)勢：

1、本發(fā)明采用透射式顯微結(jié)構(gòu)，對透明樣品光譜和幾何結(jié)構(gòu)的測量與分析更加準(zhǔn)確，獲得的光譜信號更強；

2、采用激光差動共焦系統(tǒng)軸向響應(yīng)曲線的過零點位置與顯微物鏡焦點位置精確對應(yīng)這一特性，精確捕獲激發(fā)光斑焦點位置信息，實現(xiàn)準(zhǔn)確定焦，進而實現(xiàn)高空間分辨的光譜探測。

3、本發(fā)明利用二向色分光裝置對系統(tǒng)收集到的瑞利光和載有樣品信息的cars光無損分離，其中瑞利光進入差動共焦探測單元，cars光進入光譜探測單元，實現(xiàn)光能的盡可能利用，并提高系統(tǒng)光譜探測靈敏度。

4、與傳統(tǒng)共焦cars顯微系統(tǒng)比較，本發(fā)明裝置抗環(huán)境干擾能力更強，可顯著抑制系統(tǒng)的非線性、樣品反射率和表面傾斜等對測量結(jié)果的影響，有利于實現(xiàn)微細透明結(jié)構(gòu)的多層分析、高精度、高分辨力的測量；

5、本發(fā)明具有三種測量模式，差動共焦顯微單元實現(xiàn)三維形貌測量，光譜探測單元實現(xiàn)光譜測量，兩者結(jié)合實現(xiàn)層析圖譜測量。

附圖說明

圖1為摘要附圖，即本發(fā)明基本實施圖；

圖2為cars光與泵浦光、斯托克斯光的關(guān)系圖；

圖3為cars光激發(fā)能級關(guān)系圖；

圖4為傳統(tǒng)偏振探測顯微光路圖；

圖5為光譜探測改進方法示意圖；

圖6為改進光譜探測的透射式差動共焦cars顯微光譜探測方法示意圖；

圖7為透明樣品層析測量示意圖；

圖8為加光瞳濾波器的透射式差動共焦cars顯微光譜探測方法示意圖；

圖9為單激光器的透射式差動共焦cars顯微光譜探測方法示意圖；

圖10為時域掃描的透射式差動共焦cars顯微光譜探測方法示意圖；

圖11為反向激發(fā)、反向探測的透射式差動共焦cars顯微光譜激發(fā)示意圖；

圖12為透射式差動共焦cars顯微光譜實施裝置圖，即實施例用圖；

圖中，1-激光發(fā)射單元、2-單波長激光光源、3-超連續(xù)譜激光光源、4-帶通濾光片、5-二向色鏡、6-光譜激發(fā)單元、7-第一反射鏡、8-z向平移臺、9-顯微物鏡、10-x-y平移臺、11-被測樣品、12-顯微物鏡、13-二向色鏡、14-光譜探測單元、15-帶通濾光片、16-第一聚光鏡、17-第一針孔、18-第二聚光鏡、19-光譜儀、20-差動共焦探測單元、21-分光棱鏡、22-第三聚光鏡、23-第二針孔、24-第一光電探測器、25-第四聚光鏡、26-第三針孔、27-第二光電探測器、28-前焦曲線、29-后焦曲線、30-差動共焦曲線、31-光瞳濾波器、32-偏振分光棱鏡、33-光子晶體光纖、34-第二反射鏡、35-光學(xué)延時器、36-第三反射鏡、37-偏振片、38-光電點探測器、39-減法電路、40-計算機；

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。

圖1中光譜探測單元(14)由帶通濾光片(15)、第一聚光鏡(16)、光譜儀(19)組成；若在此光譜探測單元(6)中添加針孔過濾雜散光，則如圖5所示，光束經(jīng)帶通濾光片(15)濾除非cars光，然后通過第一聚光鏡(16)后通過第一針孔(17)過濾環(huán)境干擾光后由第二聚光鏡(18)會聚進入光譜儀(19)，由此光譜探測的信噪比得到大幅提高；

圖6是結(jié)合改進光譜探測方法的透射式差動共焦cars顯微測試方法示意圖；選用一個單波長脈沖激光器(2)作為泵浦光源和探測光源，由它發(fā)出泵浦光(探測光)，然后選用一個頻率與之一致的超連續(xù)譜脈沖激光器(3)作為斯托克斯光源，在經(jīng)過帶通濾光片(4)后得到要求波長范圍內(nèi)的連續(xù)譜激光，通過調(diào)節(jié)光學(xué)結(jié)構(gòu)，使兩束激光通過二向色鏡(5)時間一致，空間重合；混合后的光束進入光譜激發(fā)單元(6)，經(jīng)第一反射鏡(7)反射透過顯微物鏡(9)會聚在被測樣品(11)上，激發(fā)出瑞利光和載有被測樣品光譜信息的cars光；瑞利光和cars光被顯微物鏡(12)收集，其中cars光透過二向色鏡(13)進入光譜探測單元(14)進行光譜探測，獲得光譜信息，瑞利光被二向色鏡(13)反射進入差動共焦探測單元(20)進行幾何位置探測，獲得幾何位置信息。

如圖7所示，是測量多層透明樣品的差動共焦曲線示意圖，圖顯示的是測量雙層樣品時的物鏡定焦情況、焦斑大小變換及最終的差動共焦曲線(30)和光譜響應(yīng)曲線圖(31)；具體實現(xiàn)方式為，激發(fā)的瑞利光經(jīng)二向色鏡(13)反射進入差動共焦探測單元(20)，在差動共焦探測單元(20)中，光束通過分光棱鏡(21)分成兩束，分別進行焦前、焦后探測，其中一束光通過第三會聚鏡(22)后通過位于焦前的第二針孔(23)濾除雜散光后被第一光電探測器(24)探測，獲得前焦信號(28)，另一束光通過第四會聚鏡(25)后通過位于焦后的第三針孔(26)濾除雜散光后被第二光電探測器(27)探測，獲得后焦信號(29)，由于第二針孔與第三針孔離焦量相同，因此對前焦信號和后焦信號做差，得到的差動共焦信號(30)中過零點位置(聚焦光斑最小)與顯微物鏡(9)焦點位置精確對應(yīng)；由此，可獲得被測樣品的幾何位置信息并實現(xiàn)對樣品測量面的精確定焦；精確定焦后，再結(jié)合光譜探測單元對cars光進行cars光譜探測，結(jié)合幾何位置信息，可實現(xiàn)高空間分辨的光譜探測。

如圖8所示，若在激光發(fā)射單元(1)和光譜激發(fā)單元(7)之間添加光瞳濾波器(31)，可產(chǎn)生結(jié)構(gòu)光束，提高系統(tǒng)的空間分辨力，也可添加偏振片，產(chǎn)生偏振光束，提高激發(fā)光譜的信噪比。

如圖9所示，本發(fā)明不僅可以采用雙激光器進行cars光譜激發(fā)，也可采用單激光器進行超連續(xù)譜擴展后進行cars光譜激發(fā)。在激光發(fā)射單元(1)中，單波長脈沖激光器(2)發(fā)出單波長脈沖激光，經(jīng)偏振分光棱鏡(32)分光，一半光進入光子晶體光纖(33)進行超連續(xù)譜擴展，另一半光經(jīng)過反射鏡(34)進入光學(xué)延時器(35)進行時域調(diào)整；產(chǎn)生的超連續(xù)光與單波長激光通過二向色鏡(5)混合(單波長激光包絡(luò)于超連續(xù)譜激光)，通過調(diào)整光學(xué)延時器，使兩束激光脈沖同步，由此實現(xiàn)空間重合、時間一致的cars光譜激發(fā)要求，通過高倍顯微物鏡(9)能夠?qū)Ρ粶y樣品(11)進行cars光譜激發(fā)；

將圖9中光譜探測單元(14)中的光譜儀(19)替換成光電點探測器(38)，在偏振分光棱鏡(32)和光子晶體光纖(33)之間添加偏振片(37)，即構(gòu)成圖10；通過旋轉(zhuǎn)偏振片(37)，改變光束的偏振態(tài)，使光子晶體光纖(33)輸出的光束實現(xiàn)光譜掃描輸出，結(jié)合光學(xué)延時線(35)可以實現(xiàn)時域掃描cars光譜激發(fā)，進而通過光電點探測器(38)實現(xiàn)寬譜帶的cars光譜探測。

如圖11所示，本發(fā)明激發(fā)cars光譜的方式不僅可以采用同向激發(fā)、反向探測的方式，還可以采用反向激發(fā)、反向探測的方式。單波長激光器(2)發(fā)出的單波長激光通過二向色鏡(5)反射通過第二顯微物鏡(12)會聚在被測樣品(11)上，而超連續(xù)譜激光器(3)發(fā)出的連續(xù)譜激光通過反射鏡(7)反射進入第一顯微物鏡(9)會聚在被測樣品(11)上；兩束光會聚在被測樣品(11)上的位置相同，保證兩束脈沖激光到達樣品位置時序一致，激發(fā)出瑞利光和載有被測樣品(11)光譜特性的cars光，分別進入光譜探測單元(14)和差動共焦探測單元(20)進行光譜探測和幾何位置探測。

實施例

在本實施例中，采用波長為780nm的飛秒脈沖激光器作為泵浦光源和探測光元，采用重復(fù)頻率與之一致的超連續(xù)譜皮秒脈沖激光器添加800～950nm的帶通濾光片作為斯托克斯光源，在滿足空間重合、時間一致的條件混合出射，通過光瞳濾波器獲得結(jié)構(gòu)光束后通過高倍顯微物鏡緊聚焦在樣品上，此時滿足相位匹配條件，激發(fā)出波長為780nm的瑞利光和波長范圍在600～760nm的反斯托克斯光(cars)。

如圖12所示，一種透射式差動共焦cars顯微測試裝置由以下五個單元組成：激光發(fā)射單元(1)、光譜激發(fā)單元(6)、光譜探測單元(14)、差動共焦探測單元(20)、計算機(40)組成；其中，激光發(fā)射單元(1)位于光譜激發(fā)單元(6)中的第一反射鏡(7)入射方向，光譜探測單元(14)位于光譜激發(fā)單元(6)中的二向色鏡(13)的透射方向，差動共焦探測單元位于二向色鏡(13)的反射方向；計算機(40)負責(zé)光譜激發(fā)單元(6)中顯微物鏡的切換、z向平移臺(8)與x-y平移臺(10)的高精度移動，光譜探測單元(14)和差動共焦探測單元(20)獲得的數(shù)據(jù)處理與融合。

其測試步驟如下：

a)在激光發(fā)射單元(1)中，單波長激光器(2)發(fā)出780nm的單波長脈沖激光，作為泵浦光和探測光λ0，超連續(xù)譜激光器(3)發(fā)出400～2100nm譜段超連續(xù)譜脈沖激光，經(jīng)過帶通濾光片(4)后得到范圍為800～950nm的連續(xù)譜激光，作為斯托克斯光λs；兩束激光通過二向色鏡(5)混合出射，通過調(diào)整光路，使兩束激光出射時空間一致(單波長激光包絡(luò)于連續(xù)譜激光)；

b)混合后的激光經(jīng)過光瞳濾波器(39)獲得結(jié)構(gòu)光束，進入光譜激發(fā)單元(6)，進行cars光譜激發(fā)；

c)在光譜激發(fā)單元(6)中，混合后的激光λ0+λs經(jīng)第一反射鏡(7)反射通過顯微物鏡(9)緊聚焦在被測樣品(11)上，激發(fā)出瑞利光λ0和載有被測樣品(11)光譜特性的cars光λas，由規(guī)格與顯微物鏡(9)一致的顯微物鏡(12)收集；其中，瑞利光λ0經(jīng)二向色鏡(13)反射進入差動共焦探測單元(20)進行幾何位置探測，cars光λas經(jīng)二向色鏡(13)透射進入光譜探測單元(14)進行cars光譜探測。

d)在差動共焦探測單元(20)中，瑞利光λ0先經(jīng)過一個半反半透分光棱鏡(21)分光，一半光通過第三聚光鏡(22)會聚通過位于焦前的針孔(23)，最終被第一光電探測器(24)所探測，得到前焦信號ia(v,u0+um)；另一半光通過第四聚光鏡(25)會聚通過位于焦后的針孔(26)，最終被第二光電探測器(27)所探測，得到后焦信號ib(v,u0-um)。差動相減模塊(39)是一個減法電路，能夠?qū)⑶敖剐盘柵c后焦信號做差，獲得差動信號:

i(v,u)＝ia(v,uo+um)-ib(v,uo-um)

其中，i(v,u)為激光差動共焦響應(yīng)；v為軸向歸一化光學(xué)坐標(biāo)，um為針孔軸向偏移量。差動共焦響應(yīng)曲線(30)的“零點位置”與激發(fā)光束的聚焦光斑最小值點精確對應(yīng)，通過響應(yīng)曲線(30)的“零點位置”獲得被測樣品(11)的z向信息，結(jié)合連接x-y平移臺(10)的位移傳感器反饋的位置信息重構(gòu)出被測樣品(11)的表面三維形貌i(x,y,z)。

e)計算機(40)控制z向平移臺(8)移動使激光精確聚焦在被測樣品(11)上，激發(fā)出能正確表征被測樣品光譜特性的cars光譜i(λ)，由光譜探測單元(14)采集；在光譜探測單元(14)中，光束先通過帶通濾光片(15)(600～760nm)過濾掉非cars光，再通過第一針孔(17)過濾掉環(huán)境干擾光，由第二聚光鏡(18)會聚進入光譜儀(19)進行cars光譜探測，獲得cars光譜信息i(λ)，其中λ為被測樣品(11)受激發(fā)光所激發(fā)出cars光的波長。

f)由計算機(40)融合位置信息i(x,y,z)和光譜信息i(λ)，完成被測樣品(11)的三維重構(gòu)及光譜信息融合i(x,y,z,λ)。

若對接收瑞利光的差動共焦探測單元(20)獲得的差動共焦響應(yīng)曲線(30)進行處理，通過其絕對零點精確捕獲激發(fā)光斑的焦點位置i(x,y,z)，系統(tǒng)可以進行高空間分辨的三維尺度層析成像。

若對接收cars光的光譜探測單元(14)獲得的光譜響應(yīng)曲線i(λ)進行處理時，系統(tǒng)可以進行光譜探測。

若對接收cars光的光譜探測單元(14)獲得的光譜信號i(λ)和接收瑞利光的差動共焦探測單元(18)獲得的幾何位置信息i(x,y,z)同時進行處理時，系統(tǒng)可以進行高空間分辨的微區(qū)圖譜層析成像i(x,y,z,λ)，即實現(xiàn)被測樣品(11)的幾何位置信息和光譜信息的高空間分辨的“圖譜合一”成像與探測。

以上結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作了說明，但這些說明不能被理解為限制了本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的保護范圍由隨附的權(quán)利要求書限定，任何在本發(fā)明權(quán)利要求基礎(chǔ)上進行的改動都是本發(fā)明的保護范圍。